OsPRK通过代谢重编程增强水稻耐旱与稻瘟病抗性

文献类型： 中文期刊

第一作者： 何炜

作者： 何炜;周平;魏毅东;崔丽丽;蔡秋华;谢鸿光;谢华安;张建福

作者机构：

关键词： 水稻;水稻磷酸核酮糖激酶(OsPRK);代谢组学;干旱胁迫;稻瘟病

期刊名称： 农业生物技术学报

ISSN： 1674-7968

年卷期： 2025 年 33 卷 011 期

页码： 2364-2377

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 磷酸核酮糖激酶（phosphoribulokinase, PRK）是光合作用卡尔文循环（Calvin cycle）中的关键酶，主要影响碳同化过程。近期研究发现PRK可能参与植物非生物与生物胁迫应答，但其响应胁迫的作用机制尚不明确。本研究通过构建OsPRK过表达转基因水稻（Oryza sativa），结合代谢组学分析和表型鉴定，探究OsPRK在干旱和稻瘟病菌胁迫应答中的调控机制。利用农杆菌（Agrobacterium）介导的遗传转化与qPCR技术，成功获得OsPRK单拷贝、纯合且表达量显著高于野生型日本晴（Oryza sativa ssp. japonica cv. Nipponbare）的T2代过表达转基因水稻植株。采用超高效液相色谱-串联质谱技术对转基因与野生型植株三叶一心期叶片进行广泛靶向代谢组分析，共鉴定到2 036种代谢物。通过正交偏最小二乘判别分析筛选获得136种差异代谢物（differentially accumulated metabolites, DAMs）(93种上调, 43种下调)，主要富集于异黄酮合成、类黄酮生物合成、苯丙烷生物合成等可能参与胁迫响应的代谢途径。胁迫表型鉴定结果发现，在干旱胁迫下，OsPRK转基因植株叶片萎蔫延迟，复水后存活率较野生型提高约17%；稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）接种实验显示，OsPRK转基因植株病斑数量显著减少，表明其抗性增强。此外，成熟期净光合速率、气孔导度等光合参数未受明显影响，表明过表达OsPRK可在不影响光合效率的前提下增强抗逆性。研究还发现osprk突变体在T0代炼苗阶段叶绿素含量显著低于野生型和过表达植株，后期逐渐死亡。本研究揭示了OsPRK通过重塑代谢网络调控水稻抗逆性的新机制，为抗逆分子育种提供了理论依据。

分类号： S435.111.41%S511

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